[发明专利]改进的钛铁矿熔炼方法

说明书

一种制备用于熔炼的预还原钛铁矿的方法，其中矿中包含的金属氧化物在固态反应中相对于氧化钛被选择性还原，方法包括预还原碳基矿粒料的步骤。

发明背景

本发明涉及制备碳基钛铁矿粒料的固结方法、其固态还原和随后在电炉中熔炼。

熔炼钛铁矿消耗相当大量电能。另外，由于发泡效应，可能阻碍炉的可操作性。

到熔炼炉的进料一般由原钛铁矿和固体碳质还原剂组成。在具体过程中，原钛铁矿由经预还原钛铁矿粒料代替。用于后者制备过程的步骤是用膨润土制备钛铁矿粒料，并在过量固体碳质还原剂存在下在旋转炉中预还原粒料。因此，熔炼经预还原钛铁矿粒料在AC炉中进行。然而，以此方式产生的TiO₂矿渣被作为无机粘合剂的膨润土污染。

本发明的一个目的是提供基本目标在于使矿中所含铁氧化物金属化的预还原矿的替代方法。

发明概述

本发明提供一种制备用于熔炼的预还原钛铁矿的方法，其中矿中包含的金属氧化物，如铁、铬和锰氧化物，在固态反应中相对于氧化钛被选择性还原，方法包括预还原碳基矿粒料的步骤。

粒料中除钛氧化物以外的金属氧化物可最大程度被预还原，即，基本完全，或者可部分被预还原。

粒料可具有小于6mm尺寸，优选在2mm至5mm范围内。

可从所需比例的矿、-106微米煤细粉和适合有机粘合剂的混合物制备粒料。

可实际确定煤与金属氧化物含量之比。例如，可使用关于矿中的铁完全还原的化学计量比。

有机粘合剂含量可在0至1%范围内。此含量可取决于所得粒料的物理性质，主要是生料态(green state)和经空气干燥或硬化态粒料的强度。粒料可经空气硬化至少4天。此阶段通常足以保证粒料足够强，以允许它们安全有效地处理到随后预还原反应器。粒料的机械强度优选高于600N。粒料也应具有在热反应器环境中可接受的性能，避免由于过度膨胀导致爆裂。

可使用单一粘合剂或粘合剂的混合物。本发明不限于此方面。

预还原粒料基于矿中所含铁氧化物的还原度来评估。铁氧化物应优选以与初始含量相差小于10%的量存在。然而，在正常和稳定操作期间，一致的预还原产率应为主要目的。

可使粒料经过热还原过程，或经过混合固态还原过程。

经空气干燥和硬化的粒料可在固定床反应器在最佳停留时间加热，最佳停留时间可在0.5至4小时范围。

如果采用热预还原步骤，则可在1100至1200℃范围的温度加热粒料。

如果采用混合固态预还原步骤，则可将粒料在控制还原气氛加热到在900至1000℃范围的温度。

还原性气体可包含以下一个或多个：CO、合成气(CO+H₂)、天然气和氢气。

如果利用固定床反应器，则可在反应器中通过热装料(hot burden)过滤还原性气体。应选择还原性气体流速，以达到矿中铁氧化物足够的还原产率和可接受的反应器操作性能。

本发明特别用于制备要在例如DC开式电弧炉中熔炼的预还原碳基钛铁矿微粒料。然而，可用本发明的原理预还原含钛磁铁矿、铬铁矿和锰铁矿粒料，分别用于随后产生氧化钛矿渣、铬和锰合金。

已涉及在固定床反应器中加热经空气干燥粒料。这只是示例而非限制。可在预还原阶段用移动床和旋转炉代替固定床反应器。重要的是使粒料磨损最大限度地减小，并且应可能从其它物质分离预还原的细粉，例如，通过使用磁力或等效的技术。

附图简述

进一步关于附图通过实例描述本发明，其中：